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Sujet [FAQ] Toutes les réponses à vos questions existentielles sur le 24 bits et le 96 kHz

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1 [FAQ] Toutes les réponses à vos questions existentielles sur le 24 bits et le 96 kHz
Ce thread a pour but de centraliser les informations sur l'intérêt des résolutions élevées en audio, par exemple 24 bits/96 kHz. Je commence par un auto-quote :


La quantification

Le 24 bits est plutôt quelque chose d'intéressant, puisque la hausse de résolution dans ce cas augmente la dynamique sur les enregistrements, ce qui peut être très utile lorsqu'on enregistre avec des préamplis qui ont un niveau de sortie en dessous de 0 dB... C'est complètement inutile par contre sur des instruments virtuels ou du tout numérique, entre autres puisque les séquenceurs (et donc les plug-ins) fonctionnent en interne avec du 32 bits à vigule flottante...


Les fréquences d'échantillonnage

Pour la question de la fréquence d'échantillonnage, l'intérêt pratique d'aller à 88.2 ou 96 kHz, bien qu'il existe, est beaucoup plus faible que celui du 24 bits, ce qui explique que des professionnels recommandent peu souvent à des home-studistes de lâcher le 44.1 kHz, mais demandent toujours du 24 bits.

Ensuite sur un enregistrement seul, à moins d'avoir une oreille d'extra-terrestre, il est impossible d'entendre ou même de visualiser sur un spectrogramme une différence notable dans le domaine de l'audible entre quelque chose d'enregistré avec un microphone et un bon préampli/une bonne carte son en 44.1 kHz et en 96 kHz. Si différence il y a, c'est que la qualité des convertisseurs n'est pas la même.

Quel est donc l'intérêt de ces fréquences d'échantillonnage élevées alors ? Dans une chaine de traitements numériques, bien que les ingénieurs/développeurs mettent des filtres anti-aliasing dans leurs produits (repliement au dessus de la demi-fréquence d'échantillonnage, voir théorème de Shannon/Nyquist), il y a toujours un peu de repliement qui se fait, surtout si certains rigolos n'ont pas mis du tout de dispositifs anti-aliasing, comme sur certains synthétiseurs numériques (ce qui peut être parfois intéressant au niveau sonore, mais très grave sur une simulation d'amplificateur guitare). Augmenter la fréquence d'échantillonnage permet de repousser la limite en fréquence du repliement, et donc de rendre les traitements plus propres. Mais là encore, il est probable que vous ne puissiez pas entendre de différence flagrante...

Enfin, le 48 et le 96 kHz sont des fréquences utilisées plutôt en vidéo. La conversion de fréquence d'échantillonnage étant moins complexe du 88.2 au 44.1 que du 96 au 44.1, il est généralement conseillé de bosser en 88.2, sauf si vous avez vraiment confiance en votre logiciel de conversion. Travailler en 48 par contre est une grosse connerie, parce que ça apporte presque rien au niveau théorique, et que la conversion 48 vers 44.1 peut être source de bordel supplémentaire par rapport au 44.1 direct...


96 kHz et 24 bits dans un home-studio ???

Pour terminer ce monologue, une remarque très importante, discuter des fréquences d'échantillonnage et de la quantification optimales c'est bien, mais il faut déjà avoir du matos derrière, et réaliser des mixages à la hauteur, pour que l'intérêt des résolutions supérieures soit pertinent dans vos projets personnels ! Ne pas savoir mixer correctement ses morceaux et bosser avec du 24 bits/96 kHz me semble être une aberration...

Petite astuce aussi pour savoir si se prendre la tête dans votre cas vaut le coup : faites un enregistrement + mixage avec du 96 kHz/24 bits. Exportez le résultat en WAV, puis convertissez le en 44.1K/16 bits. Modifiez la fréquence d'échantillonage sur tous vos enregistrements et à l'intérieur du projet, puis faites à nouveau un export. Comparez les deux sur votre système d'écoute habituel. Si vous n'entendez pas de différences notables et intéressantes, arrêtez de vous prendre la tête :mrg: Ou allez acheter du meilleur matos... Autre cas : si "les deux sonnent aussi mal", retournez bosser le mixage, en 44.1K/16 bits bien sûr :oops2:

Développeur de Musical Entropy | Nouveau plug-in freeware, The Great Escape

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Avec des sons enregistrés en 88.2kHz on a pas une meilleure précision dans le filtrage des fréquences? (et du coup une meilleure réponse de phase?)
92

Citation : Didier > j'ai une tascam fw1082 et j'enregistre en 24 bits et 44.1 khz



Moi, j'ai un HD24 et le RME ADI-8DS pour la convertion, il faut que je regarde si c'est du 24 bits à toutes les fréquences ou pas.

Dans protools, j'ai du 44.1 en 24 bits, c'est certain mais il faut voir sur le HD24 et le converto.
93

Citation : D'ou tire tu de 0 à 3 db, je suis d'accord pour dire que plus le gain sera faible plus la part de l'erreur dans la transformation du signal sera grande, mais 3 db ça me parait significativement beaucoup plus grand que l'erreur de quantification potentielle (qu'on a toujours pas chiffrée).


Mon raisonnement à la louche est :
+3dB c'est x2. En binaire c'est un décalage à gauche, opération qui se fait sans erreur, mais avec ajout de bruit (c'est ce dont parle nonconforme). Ci-dessous un exemple sur 8 bits, avec multiplication par 2, soit +3dB.
Avant : 01010101
Après : 101010110
Bruit : ^


Puis un exemple sur 16 bits, avec multiplication par 512, soit +27dB.
Avant : 0000000001010101
Après : 1010101100000000
Bruit : ^^^^^^^^


Si le gain (= la multiplication) est entre 1 et 2 (donc entre +0 et +3 dB), on ne va pas avoir ce phénomène d'ajout de "0", par contre il y aura un arrondi sur le dernier bit, qui va introduire une erreur < 0,5.

Possible que ce soit un peu plus "grave" que ça, à cause de la corrélation entre erreur et signal (mentionné par Gabou), mais là j'ai pas trop pigé.


Citation : J'ai pas lu tout le topic (les 4 premières pages quand même) mais pour quoi les constructeurs mettent en avant l'échantillonnage à 96 voire 192Khz si le mieux est de travailler sur des multiples de 44,1Khz ?

Alors oui on va me dire que c'est marketing... Mais bon ça vient forcément de quelque part et, à mon humble avis, les personnes qui ont développé ces produits ne sont pas des quiches en théorie.


Faut relativiser un peu. Par exemple Dan Lavry (qui est un spécialiste réputé pour les convertisseurs) dit que le 192kHz n'apporte rien par rapport au 96 : ce qu'on gagne en fréquence on le perd en précision de mesure. Après en vidéo c'est 48kHz (DAT) qui est la référence ; normal donc d'utiliser le 96kHz. Pour le CD, il est probablement préférable d'utiliser le 88kHz. Mais il est probable aussi que personne n'entendra jamais ce genre de différence entre 88 et 96, dans le cadre d'une écoute musicale (pas d'une démo de convertisseurs).

Citation : Pouet > prenons un exemple d'un signal enregistré en 24 bits à -12 db donc utilisant 20 bits (je ne suis pas sur de mes calculs mais quelqu'un pourra me corriger) l'erreur de quantification sera de 132db de dynamique théorique


Je crois qu'on est pile dans la confusion dBV / dBSPL. :volatil:

Si tu parles de 24bits=144dB, c'est en SPL et alors 1 bit = 6 dBSPL. Si tu dis 12dB=4bits, c'est en dBV (=les fader et vu-mètres de nos séquenceurs) et alors 24bits=72dBV.

Citation : l'erreur de quantification sera de 132db de dynamique théorique/1 millions de palliers du 20 bits soit 0,000132 db que je ne divise pas par deux comme tu avais préconisé. C'est significativement plus faible que 3 db. Si on avait augmenté le gain de 0,000132 db on aurait eu une erreur de quantification du meme ordre que l'augmentation de gain (donc de la merde).


Tu ne peux pas dire 1 pallier = 0,000132 db. C'est comme dire "additionner 1 c'est multiplier par 0,03". Additionner des dB c'est exactement comme multiplier.

J'en reviens à l'exemple que j'ai donné plus haut pour se représenter cette erreur de quantification :
- supposons que tu n'utilises que 20 bits
- la crête affichée par le VUmètre du séquenceur sera donc de -12dBV
- le 24ème bit est à un niveau de -72dBV
- pour le pourrir, tu prends un signal à 0dB (du bruit, ou une onde carré non filtrée bien aggressive, pour le coup ce sera un "signal corrélé à lui même" donc plus audible que du bruit), tu la mets sur une autre piste et tu règles le fader à -72dB (ou à peu près).

Sans être très rigoureux (Gabou va encore se moquer :D: ), on doit être proche de la vérité.

Et il est évident que ça ne va pas s'entendre. -72dB, c'est peu ;)
Pour voir ce que ça donne en 16 bits, tu règles ton fader sur -48dBV, pas sûr que ça s'entende non plus.
:bravo:
94
ça me parait plus clair à ceci près que tu dis

Citation :
Si le gain (= la multiplication) est entre 1 et 2 (donc entre +0 et +3 dB), on ne va pas avoir ce phénomène d'ajout de "0", par contre il y aura un arrondi sur le dernier bit, qui va introduire une erreur < 0,5.



ça veut dire qu'il vaut mieux faire des augmentations de gain petit à petit en esperant ne pas cumuler les erreurs d'arrondi plutot qu'augmenter le gain brutalement et donc ajouter des 0?
ça me parait un peu fort.

95
Non! a chaque gain qui n'est pas de facteur 2 on rajoute un bruit de quantification de +/- 1 demi échantillon

Ceci dans le cas ou a un signal codé en entier. SI le signal est en float 32bit c'est gratuit.

Pour résumer: Si on effectue un gain de facteur x (float) on multiplie l'amplitude du bruit déjà existant par x et on rajoute 1/2 échantillon de bruit. Si le facteur est une puissance de 2 on ne rajoute pas de bruit de quantification.
96

Citation : Pour résumer: Si on effectue un gain de facteur x (float) on multiplie l'amplitude du bruit déjà existant par x et on rajoute 1/2 échantillon de bruit. Si le facteur est une puissance de 2 on ne rajoute pas de bruit de quantification.


C'est bien ça que je voulais dire.

Citation : ça veut dire qu'il vaut mieux faire des augmentations de gain petit à petit en esperant ne pas cumuler les erreurs d'arrondi plutot qu'augmenter le gain brutalement et donc ajouter des 0?
ça me parait un peu fort.


Si tu multiplies par racine de 2, puis pas racine de deux, non seulement tu auras le bruit du zéro ajouté, mais en plus des erreurs d'arrondi probable.




Pour ton calcul en fraction de dB, possible que ce soit à ça que tu pensais :
- supposons que l'on soit en 8 bits
- mon fader est sur zéro
- supposons un signal utilisant en gros 7 bits, et allant donc de -64 à +63, soit une amplitude de 128
- je fais une erreur d'arrondi, donc sur le dernier bit, ce qui fait que je passes à une amplitude erronée de 129
- tout se passe comme si j'avais bougé mon fader de : 10xlog(129/128), soit +0,03dB.

Difficile à faire avec un séquenceur et une souris. Notre erreur est toujours négligeable, c'est cool
:bravo:
97

Citation : Avec des sons enregistrés en 88.2kHz on a pas une meilleure précision dans le filtrage des fréquences? (et du coup une meilleure réponse de phase?)


le 48kHz a l'avantage de pousser un peu plus haut les abberrations du filtre lopass très raide, dans le cas de convertisseurs pas forcément très haut de gamme
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Oui c'est bien à ce genre de trucs que je pensais :bravo:

99
Bon, arrêtez de normaliser vos fichiers 24bits entiers, jouez avec les faders en 32 flottantt !

Un peu de grain à moudre pour les amateurs de fréquences d'échantillonnage élevées :

http://www.musiques-rb.org/echantillons.html

Affiliation : Dirigeant Fondateur d'Orosys - Two notes Audio Engineering

100

Citation :
Bon, arrêtez de normaliser vos fichiers 24bits entiers, jouez avec les faders en 32 flottantt !



Exactement. Il faut toujours bien differencier le support de la precision de calcul, et sur ordi, c'est quasiment toujours au moins 32 bits flottant pour les calculs.